【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及直流配电网大干扰稳定性分析，特别涉及一种适用于直流配电网的配电网电压大干扰稳定边界求解方法。
技术介绍
1、光伏发电和风力发电等新能源以及电池储能等均需要通过电力电子型换流器接入至直流配电网，致使直流配电网呈现出低惯量和弱阻尼特征。新能源输出功率的随机波动容易引发系统功率大幅突变，导致直流配电网大干扰稳定性问题比较突出。
2、针对直流配电网的大干扰稳定性量化评估难题，2016年的《ieee工业电子学报》中的关于直流电力系统的大信号稳定性分析的研究论文利用takagi-sugeno(ts)模糊模型刻画了最大估计吸引域，评估了直流配电网在某几个特定大功率干扰工况下的大干扰稳定性。2019年的《ieee transactions on power electronics》期刊中提出一种无保守性的直流微电网大信号稳定性分析方法，通过建立了双机级联直流配电网的混合势函数模型，讨论了不同控制参数对直流配电网大干扰稳定性的影响。2020年的《电网技术》期刊中提出级联恒功率负载情况下三相并网pwm整流器基于ts模糊模型的稳定性分析，其在三相并网pwm整流器的ts模糊模型基础上，构建了以关键控制参数和最大运行功率为参数空间的稳定区域。2021年《ieee transactions on power electronics》期刊中提出一种虚拟电阻权衡设计方法，其建立了直流微电网的李雅普诺夫函数，分析了虚拟电阻对直流微电网大干扰稳定性的影响。
3、由上述分析可知，现有研究尚未刻画出直流配电网在宽功率范围(例如，系
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提出一种适用于直流配电网的配电网电压大干扰稳定边界求解方法，该方法求解出的配电网电压大干扰稳定边界，能够从大干扰稳定性角度直接给出直流配电网在不同系统功率处所能承受的临界失稳电压。
2、本专利技术采用的技术方案为：
3、一种配电网电压大干扰稳定边界求解方法，该配电网电压大干扰稳定边界求解方法适用于直流配电网，包括如下步骤：
4、步骤1，建立直流配电网的非线性数学模型；
5、步骤2，建立直流配电网的ts模糊模型及其大干扰稳定判据；
6、步骤3，对配电网电压大干扰稳定边界求解流程中的一些变量进行赋初值；
7、步骤4，计算直流配电网在某个大功率干扰场景下的直流配电网大干扰稳定性fvol和临界值(x6min,a)，判断该大功率干扰是否会导致直流配电网大干扰失稳；
8、步骤5，判断系统功率paf是否在设定范围[大功率干扰前系统功率pin,系统功率最大值pmax]内，以确定相应执行步骤；
9、步骤6，依次求解直流配电网在不同系统功率psys处所能承受的临界失稳电压uciv_min，并以系统功率psys和临界失稳电压uciv_min为参数空间构建直流配电网的配电网电压大干扰稳定边界。
10、进一步，步骤1中，典型的直流配电网的非线性数学模型写为如下形式：
11、
12、式中，kii为电流积分系数；kpu为电压比例系数；kd为下垂系数；us为电压源电压；lf为输出滤波电感；kpi为电流比例系数；kiu为电压积分系数；cf为输出滤波电容；lc为线路电感；ccpl为输入滤波电容；psys为系统功率；ucpl0为恒功率负荷的电压稳态值；x1为第1个状态变量，x2为第2个状态变量，x3为第3个状态变量，x4为第4个状态变量，x5为第5个状态变量，x6为第6个状态变量，“.”表示微分算子。
13、进一步，步骤2中，建立直流配电网的ts模糊模型的过程如下：
14、假设x60、x6min和x6max分别为状态变量x6的稳态值、最小值和最大值；据步骤1中的直流配电网在系统功率psys处的非线性数学模型形式，式中的唯一非线性状态变量是计算方式如下：
15、
16、假设x∈[x6min,x6max]，在区域ψ＝{x∈r2|x6min≤x6≤x6max}内的ts模糊模型通过如下两个规则进行描述：
17、规则r1：如果x6趋近于x6max，则将x6赋值为x6max，即x6＝x6max；
18、规则r2：如果x6趋近于x6min，则将x6赋值为x6min，即x6＝x6min；
19、规则r1和r2的权重系数ω1和ω2表示为以下形式：
20、
21、得在区域ψ内的ts模糊模型如下：
22、
23、式中，x＝[x1,x2,x3,x4,x5,x6]t，t为矩阵转置符号；“.”表示微分算子；ai为第i个非线性矩阵，i为变量。
24、进一步，步骤2中，大干扰稳定判据的建立过程如下：
25、假设存在能够满足下式中不等式约束的对称矩阵m，就能够得到直流配电网的一个估计吸引域ω；
26、
27、ω＝{x∈r6|xtmx≤min(x1,x2,x3,x4,x5,x6min)}
28、式中，mt为对称矩阵m的转置矩阵，a1为第1个非线性矩阵，为第1个非线性矩阵a1的转置矩阵，a2为第2个非线性矩阵，为第2个非线性矩阵a2的转置矩阵，x＝[x1,x2,x3,x4,x5,x6]t，r6表示6维空间，xt为矩阵x的转置矩阵。
29、假设pin和paf分别为大功率干扰前的系统功率和大功率干扰后的系统功率，xin和xaf分别为系统功率psys在pin和paf时的系统状态；在满足上式约束的前提下，随着x6min的减小，预计吸引域ω也会随之变大；
30、找出恰好满足上式约束的x6min临界值，记为x6min,a；刻画出直流配电网在系统状态xaf处的最大估计吸引域；直流配电网的李雅普诺夫函数写成如下形式：
31、
32、式中，f(x)为李雅普诺夫函数，a＝minf(x1,x2,x3,x4,x5,x6min,a)，a为李雅普诺夫函数的最小值。
33、进而，直流配电网在系统状态xaf处的最大估计吸引域ωf，进一步写为：
34、ωf＝{xaf:f(xaf)≤1}
35、式中，f(xaf)为系统状态xaf的李雅普诺夫函数。
36、大功率干扰后的直流配电网大干扰稳定性fvol，通过如下判据进行判断：
37、fvol＝f(xin-xaf)＜1
38、式中，f(xin-xaf)为系统状态xin与系统状态xaf差值的李雅普诺夫函数。
39、进一步，步骤3中，在已知直流配电网电路参数和控制参数基础上，假设pmin和pmax分别为系统功率的最小值和最大值，设定c为采样点数，b为中间变量；
40、依据求解流程，对一些变量进行初始化赋值：
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1.一种配电网电压大干扰稳定边界求解方法，其特征在于，该配电网电压大干扰稳定边界求解方法适用于直流配电网，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的配电网电压大干扰稳定边界求解方法，其特征在于：步骤1中，典型的直流配电网的非线性数学模型写为如下形式：
3.根据权利要求2所述的配电网电压大干扰稳定边界求解方法，其特征在于：步骤2中，建立直流配电网的TS模糊模型的过程如下：
4.根据权利要求3所述的配电网电压大干扰稳定边界求解方法，其特征在于：步骤2中，大干扰稳定判据的建立过程如下：
5.根据权利要求1所述的配电网电压大干扰稳定边界求解方法，其特征在于：步骤3中，在已知直流配电网电路参数和控制参数基础上，假设Pmin和Pmax分别为系统功率的最小值和最大值，设定c为采样点数，b为中间变量；
6.根据权利要求5所述的配电网电压大干扰稳定边界求解方法，其特征在于：步骤4中，计算直流配电网在某个大功率干扰场景下的直流配电网大干扰稳定性fvol和临界值(x6min,a)，具体为：
7.根据权利要求5所述的配电网电压大干扰稳
8.根据权利要求1所述的配电网电压大干扰稳定边界求解方法，其特征在于：步骤6中，以系统功率Psys和临界失稳电压Uciv_min为参数空间构建直流配电网的配电网电压大干扰稳定边界，具体为：
9.根据权利要求1所述的配电网电压大干扰稳定边界求解方法，其特征在于：该配电网电压大干扰稳定边界求解方法还包括利用PLECS软件搭建直流配电网开关模型；设置大功率干扰工况，进行时域仿真。
...【技术特征摘要】
1.一种配电网电压大干扰稳定边界求解方法，其特征在于，该配电网电压大干扰稳定边界求解方法适用于直流配电网，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的配电网电压大干扰稳定边界求解方法，其特征在于：步骤1中，典型的直流配电网的非线性数学模型写为如下形式：
3.根据权利要求2所述的配电网电压大干扰稳定边界求解方法，其特征在于：步骤2中，建立直流配电网的ts模糊模型的过程如下：
4.根据权利要求3所述的配电网电压大干扰稳定边界求解方法，其特征在于：步骤2中，大干扰稳定判据的建立过程如下：
5.根据权利要求1所述的配电网电压大干扰稳定边界求解方法，其特征在于：步骤3中，在已知直流配电网电路参数和控制参数基础上，假设pmin和pmax分别为系统功率的最小值和最大值，设定c为采样点数，b为中间变量；
6.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱晓丽，施志伟，游广增，尹华，孙宁，刘勇，朱慧琼，缪林甫，段磊，吴俊洪，龚鸿宇，俞倩倩，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司楚雄供电局，
类型：发明
国别省市：
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